Автоматическая сварка под слоем флюса


10.1.4. Автоматическая сварка под слоем флюса

Сварка под флюсом – дуговая сварка, при которой дуга горит под слоем порошкообразного сварочного флюса.

По степени механизации процесса различают автоматическую сварку под флюсом (подача электрода в зону сварки и перемещение электрода вдоль свариваемых кромок механизированы) и механизированную (механизирована только подача электрода). Схема процесса автоматической сварки под слоем флюса приведена на рис. 10.8.

Электродная проволока с помощью ведущего и нажимного роликов подается в зону сварки. Кромки свариваемого изделия в зоне сварки покрываются слоем флюса, подаваемого из бункера. Толщина слоя флюса составляет t ≈ 30…50 мм. Сварочный ток подводится к электроду через токопроводящий мундштук, находящийся на небольшом расстоянии (40…60 мм) от конца электродной проволоки. Благодаря этому при автоматической сварке можно применять большие сварочные токи. Дуга возбуждается между свариваемым изделием и электродной проволокой. При горении дуги образуется ванна расплавленного металла, закрытая сверху расплавленным шлаком и оставшимся нерасплавленным флюсом.

Пары и газы, образующиеся в зоне дуги, создают вокруг нее замкнутую газовую полость. Некоторое избыточное давление, возникающее при термическом расширении газов, оттесняет жидкий металл в сторону, противоположную направлению сварки. Тонкий слой металла сохраняется лишь у основания дуги. В таких условиях обеспечивается глубокий провар основного металла. Дуга горит в газовой полости, закрытой расплавленным шлаком, в результате чего значительно уменьшаются потери теплоты и металла на угар и разбрызгивание.

По мере перемещения дуги вдоль свариваемых кромок наплавленный металл остывает и образуется сварной шов. Жидкий шлак, имея более низкую температуру плавления, чем металл, затвердевает несколько позже, замедляя охлаждение металла шва. Продолжительное пребывание металла шва в расплавленном состоянии и медленное остывание способствуют выходу на поверхность всех неметаллических включений и газов, получению чистого, плотного и однородного по химическому составу металла шва. Образовавшуюся при остывании жидкого шлака корку вместе с нерасплавленным флюсом после окончания сварки удаляют.

Преимуществами сварки под флюсом перед ручной являются:

1. Высокая производительность, превышающая производительность ручной сварки в 5…10 раз. Это достигается за счет применения больших токов, более концентрированного и полного использования теплоты в закрытой зоне дуги, снижения трудоемкости за счет механизации процесса сварки.

2. Высокое качество металла шва вследствие хорошей защиты сварочной ванны расплавленным шлаком от кислорода и азота воздуха, легирования металла шва, увеличения плотности металла при медленном охлаждении под слоем застывшего шлака.

а)

Рис. 10.8. Схема процесса автоматической сварки под слоем флюса:

а – схема сварки; б – сварочный процесс в зоне дуги;

1 – бункер; 2 – нерасплавленный флюс; 3 – электродная проволока;

4 – ведущий и нажимной ролики; 5 – сварочная дуга; 6 – токоподводящий мундштук; 7 – свариваемое изделие; 8 – жидкотягучая пленка шлака;

9 – шлаковая корка; 10 – сварочная ванна (расплавленный металл);

11 – замкнутая парогазовая полость; 12 – сварной шов

3. Экономия электродного металла при значительном снижении потерь на угар, разбрызгивание металла и огарки. При ручной сварке эти потери достигают 20…30%, а при автоматической сварке под флюсом они не превышают 2…5%.

4. Улучшение условий труда сварщиков.

Однако автоматическая сварка имеет свои недостатки: ограниченная маневренность сварочных автоматов; сварка выполняется, главным образом, в нижнем положении; невозможность визуального наблюдения за горением дуги и формированием шва; засыпка и уборка флюса требуют дополнительных трудозатрат.

Сварочным флюсом называется неметаллический материал, расплав которого необходим для сварки и улучшения качества шва. Флюс защищает дугу и сварочную ванну от вредного воздействия окружающего воздуха и осуществляет металлургическую обработку сварочной ванны. Флюс должен обеспечивать хорошее формирование и надлежащий химический состав шва, высокие механические свойства сварного соединения, устойчивость процесса сварки. По способу изготовления флюсы разделяют на плавленые и неплавленые. Плавленые флюсы представляют сплав окислов и солей SiO2, MnО, CaF2 (флюсы марок АН-348А, ОСЦ-45). Неплавленые флюсы (керамические) – это механическая смесь элементов, окислов и солей (рутил, марганцевая руда, кварцевый песок, марганец).

Преимуществом плавленых флюсов являются высокие технологические свойства (защита и формирование шва, отделимость шлаковой корки) и механическая прочность. Преимуществом керамических флюсов является возможность легирования металла шва через флюс. Наиболее широкое распространение получили плавленые флюсы.

Оборудование для сварки под слоем флюса. Сварочное оборудование по своему назначению делят на два вида: основное, с помощью которого осуществляют собственно сварку; вспомогательное, предназначенное для установки и перемещения свариваемых конструкций, сварочных автоматов, полуавтоматов в процессе сварки (манипуляторы, вращатели, кантователи, тележки, площадки, столы и т.п.).

Для выполнения сварки под слоем флюса предназначены подвесные сварочные автоматы (А-1401, А-639 и др.) и автоматы тракторного типа (АДФ-1001, АДФ-1202). В процессе сварки подвесные автоматы перемещаются вдоль шва по специальным направляющим, закрепленным над свариваемыми конструкциями. Сварочные тракторы могут перемещаться вдоль шва как по направляющим, так и непосредственно по конструкции.

Трактор комплектуется сварочным выпрямителем марки ВДУ-1202, в который встроен блок управления трактором.

Технические характеристики сварочного трактора АДФ-1202 представлены в табл. 10.3.

Таблица 10.3

Технические характеристики сварочного трактора АДФ-1202

Параметр

Характеристика

Напряжение питания (50 Гц), В

Номинальная потребляемая мощность, кВА

Максимальный сварочный ток, А

Диапазон регулирования сварочного тока, А

Род сварочного тока

Защитная среда

Диапазон регулирования напряжения на дуге, В

Диаметр электродной проволоки, мм

Скорость подачи электродной проволоки, м/мин

Скорость сварки, м/мин

Масса: источника питания, кг

сварочного трактора, кг

3×380

120

1250

300…1250

постоянный

флюс

24…56

2…6

1…6

0,2…2

540

78

Трактор обеспечивает возможность выполнения стыковых и угловых швов вертикальным и наклонным электродами. При сварке электрод может находиться в пределах колесной базы трактора или вне ее, то есть. может быть вынесен в сторону. Для корректировки положения электродов относительно шва предусмотрено его перемещение в поперечном направлении.

Механизированная сварка под слоем флюса выполняется с помощью полуавтоматов, не имеющих механизма перемещения электродов вдоль шва. Это перемещение сварщик выполняет вручную.

Выбор режима автоматической сварки и его влияние на форму шва. Форма и размеры шва оказывают существенное влияние на структуру сварного шва и механические свойства сварного соединения и определяются режимами сварки. Параметры режима сварки: величина сварочного тока, напряжение дуги, род и полярность тока, диаметр электрода, скорость сварки, скорость подачи электрода, величина вылета электрода, положение изделия, марка и грануляция флюса.

С увеличением сварочного тока увеличивается количество выделяемого тепла и повышается давление дуги. Дуга углубляется в основной металл, глубина провара возрастает. В результате погружения дуги ширина провара изменяется незначительно. Увеличение тока повышает скорость плавления электродной проволоки.

Повышение напряжения на дуге влечет за собой увеличение площади основания конуса дуги, следовательно, и ширины шва. При повышении напряжения глубина провара увеличивается незначительно.

С уменьшением диаметра электрода при неизменной силе тока увеличивается плотность тока, уменьшается блуждание дуги, происходит концентрация тепла на малой площади свариваемого металла и, следовательно, уменьшается ширина шва и увеличивается глубина провара.

При высоких скоростях сварки уменьшаются глубина и ширина провара. На глубину провара также оказывают влияние размеры зерен флюса. При применении более мелкого флюса глубина провара увеличивается.

studfiles.net

Автоматическая сварка под слоем флюса

Сварку под слоем флюса производят голой электродной проволокой, которую подают в зону горения дуги специальным механизмом, называемым головкой автомата. Токопровод к проволоке осуществляется через скользящий контакт при прохождении проволоки через мундштук, изготовляемый из меди.

Малый вылет электрода, отсутствие покрытия, большая скорость подачи электродной проволоки позволяют значительно увеличить силу сварочного тока по сравнению с ручной дуговой сваркой электродами тех же диаметров, что приводит к ускорению процесса плавления сварочной проволоки, увеличению глубины проплавления основного металла, как следствие, значительному повышению производительности. Коэффициент наплавки достигает от 14 до 16 г/Ач, а в некоторых случаях даже 30 г/Ач.

Достаточно толстый слой флюса (до 60 мм), засыпаемого в зону сварки, расплавляется только на 30 %, делает дугу невидимой (закрытой) и обеспечивает хорошую защиту расплавленного металла от окружающего воздуха.

Вследствие увеличения эффективности тепловой мощности дуги может быть расширен диапазон толщин, свариваемых без скоса кромок. На качество и работоспособность сварного соединения влияет отношение ширины однопроходного шва к глубине провара. Коэффициент формы провара может изменяться в пределах от 0,5 до 4. Оптимальное его значение равно 1,5.

Отношение ширины шва к его выпуклости при хорошо сформированных швах недолжно выходить за пределы 10. Основными параметрами режима автоматической сварки под слоем флюса является сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения дуги и скорость подачи сварочной проволоки.

Произведем расчет режимов сварки под слоем флюса.

Принимаем диаметр сварочной проволоки dэл=5 мм.

Величина сварочного тока Iсв, А

где i – допустимая плотность тока, i = 40 A/мм.

Глубина провара при стыковой сварке находится в прямой зависимости от сварочного тока

h = k1Iсв, (7.8)

где k1 – коэффициент пропорциональности, зависящий от рода тока и полярности диаметра электрода, а также марки флюса, k1=1,15мм/100А.

h = (1,15/100)·785= 9 мм.

Напряжение на дуге принимаем для стыковых соединений в пределах от 32 до 40 В. Большему току и диаметру электрода соответствует большее напряжение на дуге.

Зная сварочный ток и напряжение на дуге, определяем коэффициент формы провара по графикам зависимости от сварочного тока и напряжения на дуге для сварки на переменном токе под флюсом ОСЦ-45.

Принимаем коэффициент формы провара ψпр=2,4 [2,c.189].

Зная глубину провара и коэффициент формы провара, определяем ширину шва

e= ψпр · h=2,4 · 9=22 мм (7.9)

Высоту выпуклости q, мм

q = e/ ψпр = 22/6 = 3,6 мм, (7.10)

q = 22/6 = 3,6 мм,

где ψпр – коэффициент формы выпуклости, ψпр = 6.

Определяем площадь сечения наплавленного металла в зависимости от формы сечения наплавленного металла по формуле

Fн = 0,75 · e · q + b · S + h3 · tgα/2, (7.11)

Для V – образной разделки кромок e= 25,2 мм, а=60°.

Fн = 0,75 · 22 · 3,6 + 2,1 · 32 + 92 · tg(60/2) = 173 мм2.

Скорость перемещения дуги(м/ч)

где αн – коэффициент наплавки, г/Ач.

При сварке постоянным током прямой полярности и переменным током коэффициент наплавки α, г/Ач вычисляется по формуле

αн = A +B·Iсв/d, (7.13)

где А и В – коэффициенты, равные А = 7, В = 0,04.

αн = 7+ 0,04·785/5 = 13,3 г/Ач

По формуле (7.12)

Действительный коэффициент наплавки при данном вылете можно определить по формуле

αн.ч = αн + ∆αн = 13,3 + 3,2 = 16,5 г/Ач, (7.14)

где ∆αн – увеличение коэффициента наплавки за счет предварительного нагрева вылета электрода; определяется по графику [2, с.191].

Принимаем ∆αн = 3,2 г/Ач.

Скорость подачи сварочной проволоки определяется по формуле

Полученные расчетным путем значения режимов автоматической сварки под слоем флюса сведем в таблицу 7.3

Таблица 7.3 – Режимы автоматической сварки под слоем флюса

dэл, мм Iсв, А Vнд Vп.пр e, мм q, мм ψ h, мм
0,1 68,1 3,6 2,4

Автоматическую сварку под слоем флюса применили для первого участка из стали 20 со вторым из стали 17Г1С, используя сварочную проволоку Св-08ГА под флюсом АН-348А, шов по ГОСТ 8713-79-С21.

megaobuchalka.ru

3. Автоматическая сварка под слоем флюса

Нижегородский Государственный Технический Университет

Кафедра “Оборудование и технология сварочного производства”

Автоматическая сварка под слоем флюса

Выполнил: Захаров А.К.

05-СУ-1

Проверил: Петренко М.В.

Н.Новгород, 2007 г.

Цель работы:

Ознакомиться с оборудованием и основными положениями автоматической сварки под слоем флюса (АДСФ)

Сущность АДСФ:

Автоматической электродуговой сваркой называют способ, при котором механизированы все основные операции процесса сварки: зажигание дуги; подача присадочного материала в зону сварки; перемещение дуги вдоль свариваемых кромок; заварка кратера; гашение дуги.

При автоматической сварке под слоем флюса сварочная проволока 1 подается специальным механизмом 2 в зону сварки из бухты 3. Отдельно от сварочной проволоки в зону сварки подается гранулированный флюс 4. Под действием тепла электрической дуги 5, горящей между проволокой и свариваемым изделием 6, расплавляется проволока, свариваемые кромки и флюс 7, который защищает жидкий металл 8 от насыщения азотом и кислородом окружающего воздуха. Ток к изделию и проволока подводится от сварочного трансформатора 9 или выпрямителя. Образующиеся при расплавлении флюса пары и газы образуют газовый “пузырь” 10, внутри которого горит электрическая дуга (рис. 1).

Рис. 1. Схема автоматической сварки под слоем флюса (АДСФ)

Преимущества АДСФ:

  1. Высока производительность сварки, в 5…10 раз превышающая производительность ручной дуговой электросварки штучными электродами (ДЭС), за счет:

    1. Применение больших сварочных токов, например: при АДСФ для проволоки d=5мм,=800…2000А, при ДЭС для проволокиd=5мм,=300…350А, а при большем сварочном токе по закону Джоуля-ЛенцаQ=IUt– выделяется в сварочной дуге большее количества теплаQи расплавляется большее количество металла; при ДЭС нельзя применять большие токи из-за большого расстояния от токоподвода до электрической дуги.

    2. Более полного использования тепла электрической дуги (При АДСФ на расплавление металла расходуется примерно 48% тепла дуги, при ДЭС – 10%)

    3. Уменьшения величины разделки кромок: при АДСФ доля основного металла шва составляет примнрно 70%, при ДЭС – 30%.

  1. Высокие механические свойства сварных соединений за счет:

2.1 Хорошей защиты расплавленного металла от взаимодействия с кислородом и азотом воздуха

2.2 Длительного нахождения металла сварного шва в расплавленном состоянии (20…60 е). При этом газы успевают выделиться из расплавленного металла, а неметаллические частицы всплыть и превратиться в шлак

2.3 Более глубокого проплавления основного металла (уменьшается возможность непроверов)

2.4 Сокращения числа перерывов в горении дуги при сварке

  1. Экономия электродной проволоки за счет уменьшения потерь на угар, разбрызгивание, огарки. При АДСФ потери составляют 2…5%, при ДЭС – 20…30%.

  2. Экономия электроэнергии на 30-40% по сравнению с ДЭС, за счет более полного использования тепла дуги

  3. Улучшение условий труда и культуры производства.

Недостатки:

  1. Ограниченная маневренность сварочных автоматов. Свариваются в основном швы правильной геометрической формы, прямолинейные и кольцевые

  2. Сварка, в основном, в нижнем положении

  3. Значительный расход флюса, равный весу расплавленной проволоки

  4. Повышение требований к точности сборки, более жесткие требования по сохранению постоянства величины зазора, по сравнению с ДЭС

Принципиальная электрическая схема АДС-1000-2:

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема АДС-1000-2

Принцип саморегулирования длины дуги ТС-17-М:

В основу конструкции сварочных тракторов типа ТС-17 положен принцип саморегулирования длины дуги. При этом устойчивость процесса сварки обеспечивается изменением скорости плавления электродной проволоки в зависимости от изменения тока в дуге при случайных колебаниях ее длины (рис. 3).

Для саморегулирования длины дуги лучше источники питания с полого-падающей характеристикой. В этом случае меньшему изменению длины дуги соответствует большее изменение силы тока. Явление саморегулирования дуги особенно заметно при сварке электродной проволокой диаметром 1-3 мм. Автоматы с постоянной скоростью подачи проволоки обеспечивают достаточную стабильность процесса сварки при колебании напряжения силовой сетиот номинального.

Рис. 3. Схема автоматической сварки под слоем флюса (АДЭСФ). Саморегулирование длины дуги

Вывод: Мы ознакомились с оборудованием и основными положениями автоматической сварки под слоем флюса (АДСФ). Мы выяснили достоинства и недостатки данного типа сварки, а также его особенности.

studfiles.net

Автоматическая сварка под слоем флюса

Способами сварки без  внешней защиты дуги и сваркой под флюсом в народном хозяйстве страны выполняется наибольший объем сварочных и наплавочных работ. В сварке под слоем флюса источником тепла является дуга, горящая между электродом и основным металлом. Дуга погружена под слой гранулированного флюса. Непрерывно подающийся флюс защищает основной металл от окисления до его остывания. Некоторая часть флюса плавится и образует защитный шлак над сварной ванной. Для удаления оставшегося после сварки флюса используется вакуумный насос. Собранный флюс используется повторно. (Рис.1)

          Сварка под слоем флюса в основном автоматический или полуавтоматический процесс. Вид автоматической сварки обеспечивает высокую производительность (до 40 кг в час) и качество сварного шва. Для этого процесса следует правильно выбрать напряжение и скорость подачи электрода. Значение этих параметров должно обеспечивать горение дуги под слоем флюса, но в то же время на определенной высоте над основным металлом. 

При автоматической сварке механизированы все основные рабочие движения и операции: возбуждение и поддержание горения дуги, подача электрода, перемещение электрода вдоль свариваемых кромок со скоростью сварки, защита дуги и сварочной ванны от действия воздуха (по необходимости), колебательные движения электрода (по необходимости), прекращение процесса сварки и заварка кратера в конце шва и пр. В связи с

этим различают инструмент и приспособления для ручной сварки, сварочный полуавтомат или автомат (самоходная или подвесная головка), станок и установку для полуавтоматической или автоматической сварки.

Сварочной головкой называют механизм, подающий электрод, возбуждающий и поддерживающий горение дуги, а также прекращающий процесс сварки. Закрепляемая неподвижно сварочная головка называется подвесной. Если в конструкции сварочной головки предусмотрен механизм для ее перемещения вдоль изделия, головка называется самоходной. Головка может перемещаться по специальному пути или непосредственно по свариваемому изделию.

Оборудование

          Сварочной установкой называется комплекс, в состав которого входит следующее оборудование: а) электросварочное - сварочный аппарат, источник сварочного тока, аппаратура регулирования и контроля сварочного процесса; б) механическое – устройства и механизмы для крепления сварочного аппарата и движения его или изделия в заданном направлении, устройства для размещения и перемещения сварщиков, а также аппаратура контроля и регулирования; в) вспомогательное – флюсовая и газовая аппаратура, токоподводы, устройства и механизмы для зачистки места под сварку, устройства и механизмы для очистки шва и прилегающей зоны изделия от шлаковой корки и брызг металла, устройство для очистки зоны обслуживания от пыли и вредных газов.

          Для полуавтоматической сварки без внешней защиты дуги и под флюсом со свободным формированием шва применяют одноэлектродные и многоэлектродные, подвесные и самоходные сварочные головки, сварочные тракторы и различные специализированные аппараты. Сварочными тракторами называются переносные дуговые сварочные аппараты, движущиеся на самоходной тележке во время сварки непосредственно по свариваемому изделию либо по  направляющей линейке, укладываемой на изделие параллельно шву.

Эффективность применения механизированной сварки зависит  от совершенства сварочного  оборудования и аппаратуры, для развития которых рекомендуется обеспечить: а) максимальную механизацию и автоматизацию технологического цикла сварки; б) максимальную производительность и эффективность сварки, в том числе применение сварки одного или нескольких швов одновременно несколькими головками  ( так называемая многоголовачная сварка); в) применение програмного управления для автоматизации сварочных операций; г) соблюдение эргономических и эстетических требований к оборудованию.         

Элементы оборудования рабочего места.

Немаловажную роль в увеличении производительности труда электросварщика и качества сварки зависит от условий, в которых производятся сварочные работы, другими словами от того, как правильно организовано рабочее место сварщика (сварочный пост).

          Рабочее место сварщика может быть расположено в зависимости от выполняемой работы, непосредственно у свариваемого изделия или в специальных кабинах. При сварке больших размеров непосредственно у свариваемого изделия. Такое место как правило является передвижным, оно ограждается переносными щитами. При сварке же небольших изделий рабочее место оборудуют в специальных кабинах на постоянных местах. Переносные рабочие щиты и кабины для сварщиков, кроме других функций, служат для защиты рядом работающих сварщиков и других рабочих от излучений электрической дуги.

          Спецодежда сварщика изготавливается из плотного брезента или сукна. Она не должна иметь открытых карманов. Обувь должна иметь глухой верх рукавицы сварщика должны изготавливаться из кожи, плотного брезента или асбестовой ткани. При работе в закрытых сосудах пользование диэлектрическими калошами и резиновыми ковриками, испытанными на электрический пробой в соответствии с правилами техники безопасности является обязательным.  

Общие требования для автоматической и  полуавтоматической сварки под флюсом.

Для автоматической и полуавтоматической сварки  под флюсом, плавящимся электродом, предъявляется ряд общих требований:

1. Обеспечение стабильности горения дуги и процесса сварки;

2. Получение заданного химического состава металла сварных швов и их свойств;

3. Обеспечение хорошего формирования металла и шлаков;

4. Получение швов без трещин, с минимальным количеством  шлаковых включений и пористостью;

5. Легкая отделяемость шлаковой  корки от поверхности швов.

Решение этих задач связано с составом свариваемого металла и применяемой электродной проволоки. В связи с этим применяют и разнообразные флюсы.

Иногда при режимах дуговой сварки под флюсом полезно вводить в состав флюсов тонизирующие составляющие.  К некоторым высококремнистым  флюсам добавляют различные составляющие  (К2О, Na2O, CaO и  СaF2),  для обеспечения стабильности дуги по ее разрывной длине. Повышение стабильности горения дуги позволяет более широко  варьировать режимы сварки и  в ряде случаев добиваться лучшего формирования швов.

Химический состав металлов швов формируется как за счет основного и электродного металла, так и их химических изменений при сварке, в данном примере, вследствие взаимодействия  свариваемых металлов с флюсом.

Применение высокремнистых флюсов при сварке высоколегированных хромоникелевых   сталей,  дает более грубую столбчатую структуру шва, чем при сварке под низкокремнистыми флюсами. Соответственно, свойства металла шва при грубой структуре хуже.

Естественно, что на химический состав металла влияет также степень защиты от  воздуха реакционного сварочного пространства. Определяется она как образующимся, в результате горения дуги, шлаковым куполом над реакционной зоной, так и высотой слоя твердых частиц флюса над этой зоной. Высота слоя, насыпаемого на место сварки флюса,  зависит от режима сварки.

Список используемой литературы:

«Сварка в машиностроении», Т.4, Ф.А. Аксельрод, Л.Е. Алекеин.

«Сварочные материалы», Г.Л. Петров.

.

diplomba.ru


Смотрите также